Elaborado por el ing. Jesús Zepeda Castillo
Ciclo
Stirling
𝑞
𝑒
=𝑇
𝐻
[
𝑅ln
(
𝑟
)
]
𝑞
𝑠
=𝑇
𝐿
𝑅ln
(
𝑟
)
𝑤
𝑒
=𝑅 𝑇
𝐿
ln
(
𝑟
)
𝜂
𝐼
=1−𝑞
𝑠
𝑞
𝑒
=1−𝑇
𝐿
𝑇
𝐻
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Análisis de Ciclos Termodinámicos: Stirling y Ericsson - Prof. Ortiz, Ejercicios de Termodinámica
Ejercicios del ciclo stirling y ericsson
Tipo: Ejercicios
2022/2023
1 / 10
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Stirling
𝑒
𝐻
[ 𝑅^ ln^ (^ 𝑟^ )^ ]
𝑞 𝑠
=𝑇 𝐿
𝑅 ln ( 𝑟 )
𝑤 𝑒
= 𝑅 𝑇 𝐿
ln ( 𝑟 )
𝐼
𝑠
𝑒
𝐿
𝐻
Ciclo
Ericsson
𝑒
𝐻 [^
𝑅 ln
(
𝑝 ) (^) ]
𝑠 1
𝐻
ln
(
2
1
)
𝑞 𝑟𝑒𝑔
=𝑐 𝑝
( 𝑇 𝐻
− 𝑇 𝐿
)
𝑠
𝐿 [^
𝑅 ln
(
𝑝 ) (^) ]
𝑒 1
𝐿
ln
(
3
4
)
𝐼
𝑠
𝑒
𝐿
𝐻
Ejemplo 2. Un ciclo Ericsson ideal con aire como fluido de trabajo tiene una eficiencia del 60%, la temperatura y la
presión del inicio del proceso de compresión es de 300 K y 100 kPa, determine la temperatura máxima del ciclo, el calor de
rechazo si el calor que se añade en el proceso isotérmico es de 200 kJ/kg. Determine también todas las presiones y
volúmenes específicos del ciclo, la producción neta de trabajo por unidad de masa de aire.
𝐼
𝑠
𝑒
𝐿
𝐻
3
3
4
𝐿
1
2
𝐻
𝑒
𝑛𝑒𝑡
𝑠
𝑠
(
𝐼
)
𝑒
𝑇 𝐻
=
𝑇 𝐿
1 − 𝜂 𝐼
= 750 K
𝑛𝑒𝑡
𝑒
𝑠
𝑞 𝑒
𝑇 𝐻 𝑅
ln (^) (𝑟 𝑝 )
𝑝
𝑞 𝑒
𝑇 𝐻 𝑅
𝑚𝑎𝑥
𝑚𝑖𝑛
1
2
𝑒
𝐻 [ 𝑅 ln( 𝑟 𝑝
) (^) ]
𝑃 1
=2.5323 𝑃 2
=253.23 𝑘𝑃𝑎
1
𝑃 1
=2.5323 𝑃 2
=253.23 𝑘𝑃𝑎
1
1
1
3
2
3
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
4
𝑃 4
=253.23 𝑘𝑃𝑎
4
4
4
3
Ejemplo 4. En la turbina de un ciclo Ericsson entra hidrogeno a 920 K y 15 bar, con un flujo másico de 1 kg/s. La temperatura y
presión a la entrada al compresor son 300 K y 1.5 bar, respectivamente. Determínese:
a) La potencia neta desarrollada, en kW
b) El rendimiento térmico
c) La relación de trabajos
Considerando C.E.C.
@ 300 K:
𝑝
𝑣
𝑘=1.
𝑅=4.124 𝑘𝐽 /𝑘𝑔𝐾
𝐼
𝑠
𝑒
𝐿
𝐻
𝑒
𝐻 [^
𝑅 ln
(
𝑝 ) (^) ] 𝑞 𝑠
𝐿 [ 𝑅 ln (^) ( 𝑟 𝑝
)]
1
𝐻
1
𝑚𝑎𝑥
𝑚˙ = 1 𝑘𝑔 /𝑠
3
𝐿
3
𝑚𝑖𝑛
𝑝
𝑚𝑎𝑥
𝑚𝑖𝑛
𝑒
𝐻 [^
𝑅 ln (^) ( 𝑟 𝑝
) ]
𝑠
𝐿 [^
𝑅 ln
(
𝑝 ) (^) ]
𝑚 ˙ = 1 𝑘𝑔 /𝑠
𝑒
𝐻 [ 𝑅 ln( 𝑟 𝑝
) (^) ] =3794.08^ 𝑘𝐽^ /𝑘𝑔
𝑠
𝐿 [^
𝑅 ln( 𝑟 𝑝
) ]
𝑛𝑒𝑡
𝑒
𝑠
𝑛𝑒𝑡
𝑛𝑒𝑡
9.77. Considere un ciclo Ericsson ideal con aire como fluido de trabajo, ejecutado en un sistema de flujo estacionario. El
aire está a 27°C y 120 kPa al inicio de compresión isotérmica, durante el cual se rechazan 150 kJ/kg de calor. La
transferencia de calor ocurre a 950K. Determine:
a) Presión máxima
b) Trabajo neto
c) Eficiencia con base a la primera ley
𝐿
3
3
𝑠
𝐻
𝑒
𝐻 [^
𝑅 ln( 𝑟 𝑝 ) (^) ]
𝑠
𝐿
[
𝑅 ln
𝑝
]
𝐿
𝑅 ln
4
3
𝐼
𝑠
𝑒
𝐿
𝐻
𝑅=0.287 𝑘𝐽 /𝑘𝑔𝐾
𝑝
𝑒
𝐻 [^
𝑅 ln( 𝑟 𝑝
) ]
𝑤 𝑛𝑒𝑡
=𝑞 𝑒
− 𝑞 𝑠
=324.53 𝑘𝐽 /𝑘𝑔